Известно, что в известково-песчаных автоклавных материалах условия для сохранности арматуры вообще несколько иные, чем в обычных "цементных бетонах. Иногда высказывается мнение, что термическое расширение и последующее охлаждение стали в процессе автоклавной обработки может вызвать появление не плотностей между арматурой и известково-песчаной массой, а также развитие микротрещин в защитном слое. Однако достаточно высокие показатели сцепления арматуры с плотными известково-песчаным автоклавными материалами, полученные в наших опытах, показывают, что опасность образования не плотностей от температурного расширения арматуры мало вероятна.
В ряде наших опытов с известково-песчаными и с цементно-песчаными образцами, вскрытыми тотчас же после автоклавной обработки, на поверхности арматуры наблюдались следы начальной коррозии (иногда в форме полосок, приводящим, вероятно, к микротрещинам в защитном слое). Однако дальнейшие опыты показали, что развитие этих первоначальных очагов коррозии в достаточно плотных известково-песчаных автоклавных материалах оказалось лишь немногим больше, чем в аналогичных цементно-песчаных бетонах нормального твердения Поэтому можно считать, что заметная коррозия арматуры в известково-песчаных автоклавных материалах может возникать лишь в процессе эксплуатации при неблагоприятных условиях окружающей среды.
Как известно, принцип рациональной автоклавной обработки основан на максимальном связывании извести кремнеземом песка. Поэтому при оптимальном расходе извести, когда и фабрикате лишь незначительная ее часть остается в свободном виде, рассчитывать на длительное сохранение щелочной среды не приходится, и частности, вследствие последующей карбонизации.
Следовательно, сохранность арматуры в известково-песчаных автоклавных бетонах при неблагоприятных условиях можно обеспечить главным образом за счет повышения плотности бетона и увеличения толщины защитного слоя (если не принимать специальных защитных средств).
Для оценки возможной коррозии арматуры в известково-песчаных образцах автоклавного твердения нами был поставлен в Институте строительной техники Академии архитектуры СССР ряд опытов, в которых использовался метод визуальных сравнении с состоянием арматуры в плотных цементных образцах нормального твердения. Такой способ пришлось применить потому, что в настоящее время нет еще унифицированных методов опенки развития коррозии стали в бетоне и достаточно обоснованных критериев допустимых пределов ее развития.
При оценке развития коррозии в автоклавных материалах интересно было установить:
1) не вызывает ли автоклавная обработка начальной коррозии и при каких условиях коррозия будет развиваться;
2) как влияет вид вяжущего (цемент, известь, их смеси) на ход коррозии;
3) как влияет на ход коррозии плотность бетона, зависящая от вида вяжущего, его расхода и метода уплотнения образцов;
4) как влияют на развитие коррозии условия хранения (сухое, влажное, в переменных условиях);
5) при каких сочетаниях вышеуказанных факторов коррозия будет развиваться во времени, а при каких процесс будет затухать.
Для выяснения этих вопросов хотя бы в первом приближении была принята ниже описываемая методика опытов.
Круглые стержни были изготовлены из обычной малоуглеродистой стали марки Ст. 3. После тщательной шлифовки и удаления следов масел с поверхности три стержня укладывались в формы для изготовления образцов таким образом, чтобы защитный слон бетона был равен 20 мм. Формы заполнялись смесями различных составов, подвергавшимися уплотнению центрифугированием, виброуплотнением или же «литыми» смесями.
Центрифугирование образцов осуществлялось в течение 8 мин. на лабораторном станке со скоростью вращения 600— 700 об/мин. Виброуплотнение велось на стандартной виброплощадке в течение 1 мин. (без пригрузки). Смеси имели оптимальное для каждого вида уплотнения количество воды.
Образцы были разделены на несколько групп: в образцах первой группы определялось состояние стальных стержней тотчас же после автоклавной обработки, другие группы образцов подвергались храпению на воздухе (в помещении лаборатории), в воде при в переменных условиях. В последнем случае хранение велось сначала на воздухе (30 дней), потом в воде (гоже 30 дней), а затем поочередно на воздухе и в воде (по 15 дней). Одна группа образцов подверглась хранению в насыщенном растворе NаСl. Извлеченные стержни осматривались и проводилась фотофиксация их состояния.
Наиболее важным мы считали выявление характера развития коррозии во времени, что можно было оцепить по изменению состояния стержней, извлеченных из образцов после 3 и 12 месяцев хранения их в различных условиях.
Для возможности сравнения был принят следующий метод. Из наблюдений над характером коррозии стержней можно было условно выделить шесть основных видов ниже описываемых повреждении арматуры (от наименее опасных до наиболее опасных). Каждому виду мы условно приписали ту или иную оценку в баллах. Так как повреждения определенною вида могут занимать большую или меньшую поверхность стержня, то оказалось необходимым принять для каждого вида характерных повреждении по два балла (высший — при меньшем развитии повреждении, низший — при большем). Более подробная детализация — подсчет относительной величины площади поражения коррозией -хотя и была произведена, но оказалась менее пригодной для общих суждений, чем условная балльная оценка общего состояния поверхности образцов.
Весовой метод определения продуктов коррозии в данном случае был недостаточно удобен ввиду чрезвычайного разнообразия развития коррозии, начиная с едва заметной точечной и кончая весьма развитой коррозией, значительная часть продуктов которой глубоко и неравномерно проникала в норы бетона. Необходимость дать по два условных балла для каждого вида повреждении в зависимости от степени развития и была вызвана тем, что даже в одних и тех же образцах распространение определенного вида повреждении по площади было различным, что объясняется неравномерностью структуры бетона.
За высший балл (10) было принято состояние поверхности стержней перед укладкой их в бетон (шлифованная блестящая поверхность без каких-либо следов коррозии) Стержней с такой поверхностью в затвердевших образцах ни в одном случае обнаружено не было. За низшие баллы (1—0) было принято состояние стержней, извлеченных из литых известково-песчаных образцов, хранившихся 12 месяцев в переменных условиях. Это о стояние характеризуется сплошной коррозией стержня с наличием рыхлой окисной пленки неравномерной толщины и легко устанавливаемым развитием более глубокой язвенной коррозии под пленкой. В этих случаях коррозия во времени (от до 12 месяцев) развивалась весьма интенсивно и вдобавок так, что продукты коррозии начинали заполнять поры бетона, окрашивая и разрыхляя зоны, прилегающие к арматуре.
Несмотря на условность принятого метода, можно сделать следующие выводы в отношении развития коррозии.
Первые следы коррозии на поверхности арматуры возникают процессе автоклавной обработки как а известково-песчаных, гак и в цементно-песчаных образцах. Однако эти следы коррозии в общем не больше, чем в цементно-песчаных образцах нормального твердения(после 28 дней твердения на воздухе и в воде).
Осмотр поверхностей стальных стержней из образцов, хранившихся 3 месяца в различных условиях, показал, что на поверхности арматуры во всех образцах имелись начальные очаги коррозии в виде отдельных точек, пятен или же в виде сплошного слоя. При этом коррозия в образцах, хранившихся постоянно на воздухе или в воде, заметно меньше, чем в образцах, хранившихся попеременно вводе и на воздухе. Степень сохранности арматуры в центрифугированных образцах при всех условиях храпения была значительно выше, чем в виброуплотненных и литых образцах.
В центрифугированных известково-песчаных образцах, изготовленных из молотой негашеной извести (извести 10%, песка 90%) при всех условиях храпения состояние арматуры было примерно такое же, как и в центрифугированных известково-цементно-песчаных образцах, содержавших 5% цемента и 10% гидратной извести. Примерно одинаковым оказалось состояние арматуры в известково-песчаных образцах, изготовленных на негашеной извести(15% извести. 85% песка), и в известково-цементно-песчаных образцах, содержавших 10% цемента, 10% гашеной извести и 80% песка.
Казалось бы, что в известково-цементно-песчаных образцах при прочих равных условиях арматура должна сохраниться лучше, чем в известково-песчаных составах. Однако защитный слои в известково-цементно-песчаных образцах, изготовленных на гидратной извести, имел во всех случаях ясно видимую пористость. В аналогичных же известково-песчаных образцах на молотой негашеной извести этот слон был значительно более плотным. Таким образом, при центрифугировании отсутствие в смеси цемента может быть компенсировано применением молотой негашеной извести, обеспечивающей более высокую плотность бетона. Точно так же центрифугирование, обеспечивающее при прочих равных условиях более высокую плотность бетона, обеспечило и лучшую сохранность арматуры, чем виброуплотнение и литье.
В целом результат трехмесячного хранения известково-песчаных образцов показал, что для наибольшей сохранности арматуры наиболее эффективным оказался метод изготовления, основанный на центрифугировании с одновременным использованием молотой негашеной извести.
Сравнение стержней, извлеченных из центрифугированные образцов с различным содержанием негашеной извести в смеси, показало, что при прочих равных условиях коррозия арматуры (при сроках хранения 3 и 12 месяцев) уменьшается при повышении количества извести, вводимой в смесь. Очевидно, здесь имеет значение наличие свободной извести в фабрикате, количество которой вообще растет при увеличении общего количества извести, вводимой в смесь. Свободная же известь обеспечивает на некоторый срок наличие щелочной среды в известково-песчаном бетоне, что в совокупности с высокой плотностью бетонов может создать благоприятные условия для сохранности арматуры. Однако для длительного периода этот известковый «фонд» может оказаться недостаточным даже и при повышенном расходе извести (который вообще не может превышать намного оптимальное ее содержание).
В центрифугированных образцах после храпении в трех различных условиях (в течение 12 месяцев) арматура почти одинаково хорошо сохранилась как в цементно-песчаных образцах нормального твердения (состав 7), так и в цементно-песчаных (состав 6) и известково-песчаных (с 20% негашеной извести — состав 3) образцах автоклавного твердения. Заметного развития коррозии за срок от 3 до 12 месяцев в этих образцах не наблюдалось. В известково-песчаных образцах при содержании негашеной извести в 15 и 10% от веса арматура хорошо сохранилась при воздушно-сухом или водном хранении примерно так же, как в цементно-песчаных образцах автоклавного и нормального твердения, но несколько хуже в образцах переменного храпения. Аналогично этим последним сохранилась арматура и в известково-цементно-песчаных автоклавных образцах, изготовленных на гидратной извести.
Весьма малой была коррозия стержней в центрифугированных известково-песчаных и цементно-песчаных автоклавных образцах, хранившихся в течение 2 месяцев в насыщенном растворе NaCi.
В целом в центрифугированных автоклавных бетонах всех составов при всех случаях хранения коррозия во времени (за период от 3 то 12 месяцев) или совершенно не развивалась или развивалась незначительно (в образцах с пониженным содержанием извести и хранившихся при переменном режиме).
После 12 месяцев хранения несколько большие повреждения имела арматура в известково-песчаных виброуплотненных или литых образцах, хранившихся в воздушно-сухих условиях. Однако плотный и равномерный характер окисной пленки, возникающей на поверхности, позволяет считать, что коррозия в этих случаях врядли будет сильно развиваться в дальнейшем, почему ее не следует считать особенно опасной. В аналогичных же образцах, хранившиеся в воде и особенно в переменных условиях, развитие коррозии с 3 до 12 месяцев шло весьма интенсивно, причем в литых образцах продукты коррозии арматуры внедрялись в бетон на значительную глубину.
В результате проведенных опытов можно сделать следующие выводы в отношении сохранности арматуры в некоторых видах автоклавных бетонов.
- Основным условием, способствующим наибольшей сохранности арматуры в известково-песчаных бетонах автоклавного твердения, является надлежащая их плотность, достигаемая применением сильного уплотнения (например, центрифугированием) при одновременном использовании молотой негашеной извести. Степень сохранности арматуры в таких материалах (при надлежащем количестве извести) даже при наиболее жестком переменном режиме примерно та же, как в автоклавных цементно-песчаных пли цементно-известково-песчаных материалах на гидратной извести с добавкой 150—170 кг цемента на 1 м3 изделия. Таким образом, применение молотой негашеной извести и центрифугирования открывают пути для экономии цемента в армированных изделиях автоклавного твердения.
- В литых известково-песчаных автоклавных бетонах, находящихся как в водных, так и особенно в переменных условиях, коррозия арматуры развивается вследствие недостаточной плотности таких материалов весьма быстро даже в тех случаях, когда для их изготовления применяется негашеная известь. Это указывает на нежелательность применения армированных изделий из литых масс при переменной влажности среды без специальной защиты арматуры.
- В вибрированных известково-песчаных бетонах развитие коррозии арматуры в определенных условиях эксплуатации будет, по видимому, зависеть от достигнутой степени плотности изделий.
Применение молотой негашеной извести и в этом случае несколько уменьшит опасность коррозии арматуры, что позволит в ряде случаев уменьшить расход цемента.
К сожалению, условность режимов хранения и сравнительная краткость сроков испытания позволили осветим, лишь некоторые вопросы коррозии арматуры в известково-песчаных автоклавных бетонах. Для получения надлежащих рекомендации практического характера необходимо дальнейшее развитие подобных испытании в более широком масштабе